[pt] DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE DIFERENTES MECANISMOS DE DEPOSIÇÃO DE UM MODELO DE DEPOSIÇÃO DE PARAFINA QUASE-1D - SAMUEL NASCIMENTO CÂNDIDO (2025)
[pt] Reduzir as emissões de gases de efeito estufa em setores de difícil descarbonização, como a indústria do petróleo, é um grande desafio da transição energética. Um caminho promissor nessa direção é aumentar a eficiência energética dos processos de produção. Na indústria de óleo e gás, a formação e o crescimento recorrentes de depósitos de parafina sobre as paredes internas de dutos podem reduzir substancialmente a eficiência energética do processo de transporte de petróleo. Diversos estudos têm sido conduzidos para modelar e predizer acuradamente a deposição de parafina, com o objetivo de melhorar o projeto de sistemas de dutos e otimizar operações de remoção de depósito. Entretanto, um critério de deposição inequívoco ainda é um problema em aberto. Um modelo de predição Newtoniano que define a espessura do depósito por meio da difusão molecular de parafina através da interface do depósito ou de um limiar empírico de saturação de sólidos é frequentemente empregado. Avanços recentes indicam que o comportamento não-Newtoniano do óleo deve ser considerado como um mecanismo de deposição. Uma vez que a indústria de óleo e gás usa dutos longos e necessita de predições rápidas, modelos de predição simplificados e acurados são muito requisitados. Nesse contexto, o presente trabalho desenvolve um modelo de predição de deposição de parafina quase-1D acoplado a um modelo termodinâmico robusto. A reologia do óleo pode ser modelada como Newtoniana ou não-Newtoniana. Adicionalmente, a difusão molecular é considerada. Os campos de velocidade e pressão são 1D, enquanto os campos de temperatura e concentração de parafina dissolvida são 2D unidirecionais, significando que eles são determinados marchando ao longo do comprimento do duto. A malha é dinâmica, adaptando-se ao movimento da interface do depósito. As propriedades termodinâmicas (saturação de sólidos incluída) são obtidas a partir de uma tabela de consulta construída pelo modelo termodinâmico em um estágio de pré-processamento. O desempenho preditivo de diferentes modelos de deposição é comparado com dados experimentais e numéricos de casos com variadas condições de operação. Os modelos não-Newtoniano e Newtoniano apresentaram bons resultados para maiores forças motrizes térmicas. O modelo Newtoniano foi mais dependente da curva de solubilidade de parafina. O modelo de difusão molecular apresentou bons resultados para forças motrizes térmicas menores ou maior número de Reynolds. Esses resultados são mais uma indicação de que o fenômeno de deposição de parafina não é governado por um único mecanismo de deposição.